DE69632867T2

DE69632867T2 - Wasseraktivierbare polymere und bildübertragungstechnik

Info

Publication number: DE69632867T2
Application number: DE69632867T
Authority: DE
Inventors: H. Ghanshyam POPAT; Fred Miekka; G. Raymond KUBIT; Robert Valadez; Gus Ray; Shiaonung Su; Paul H. BARKER
Original assignee: Avery Dennison Corp
Current assignee: Avery Dennison Corp
Priority date: 1995-08-25
Filing date: 1996-08-26
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2016-08-27
Also published as: EP0855962A4; BR9610439A; WO1997007991A1; EP0855962B1; MX9801522A; CA2230387A1; AU720438B2; KR19990044152A; JPH11511404A; DE69632867D1; NZ318194A; EP0855962A1; AU6960596A; ATE270622T1; CN1200085A; TW300204B

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf Materialien, die mit einem Tintenstrahlverfahren bedruckbar sind und die für die Klebebildübertragung verwendet werden können sowie auf mit solchen Materialien hergestellte Konstruktionen.
Hintergrund der Erfindung
Etiketten, Klebebänder und ähnliche Konstruktionen sind in der modernen Gesellschaft allgegenwärtig. Viele solcher Konstruktionen enthalten ein mit einem Kleber, wie beispielsweise einem selbsthaftendem Kleber (pressure sensitive adhesive, PSA), beschichtetes Trennblatt, das auf einen Papier- oder Folienbedruckstoff laminiert ist. Wird das Trennblatt entfernt, kann die Konstruktion auf ein Trägermaterial geklebt werden. Bedruckstoff und Trennblatt stellen einen großen Teil der Kosten des Etiketts dar.
Viele Kleber, wie beispielsweise die üblicherweise in der Etikettenkonstruktion verwendeten, sind nicht in Wasser dispergierbar oder aufschließbar. Sie erschweren daher das Recycling des Etikettenprodukts, da die Kleber dazu neigen, während des Aufschließprozesses Kügelchen zu bilden. Außerdem sind die meisten PSAs klebrig wenn trocken und können nicht ohne weiteres mit Tintenstrahldruckern verwendet werden, die in der heutigen Welt so beliebt geworden sind. Darüber hinaus sind solche PSAs typischerweise nicht hydrophil, was es schwierig macht, sie direkt mit wassergelösten Tintenstrahldruckfarben zu bedrucken. Statt dessen kann nur der Bedruckstoff oder das Trennblatt Druckfarbe aufnehmen. Die schlechte Eignung solcher PSAs für die Verwendung in Tintenstrahldruckern wird dadurch verstärkt, dass sie dazu neigen, die Druckeröffnungen in den Druckern zu verstopfen.
Obwohl Versuche gemacht wurden, durch Feuchtigkeit aktivierte oder durch Wasser aktivierte Kleber zu formulieren, waren viele der produzierten Kleber kautschukbasiert und daher anfällig auf Zersetzung durch Oxidation und UV. Andere Kleber waren in Lösungsmitteln gelöst und es bestanden daher aus Umwelt-, Gesundheits- und Sicherheitsgründen Einwände gegen sie. Die folgenden Patente sind repräsentativ. U.S. Patent Nr. 3,681,179 an Theissen offenbart eine Konstruktion einer sonnengesteuerten Folienkonstruktion mit einem durch Wasser aktivierbaren Klebersystem, das eine normalerweise klebrige und selbsthaftende Kleberbeschichtung umfasst, die von einer dünnen, kontinuierlichen, nicht-klebrigen wasserlöslichen Schicht bedeckt ist. Ein nicht-klebriger Acryl-Emulsionskleber wird nicht offenbart.
Die europäischen Patente Nr. 199,468 und 297,451 beschreiben ein Verfahren zum Compoundieren von durch Wasser aktivierbaren Schmelzklebern, die Polyalkylenimin oder andere heterozyklische Vinylmonomere, eine hydroxy-substituierte organische Verbindung, einen Weichmacher, Klebrigmacher und Füllstoff sowie ein Antioxidans umfassen. Die Herstellung von durch Wasser aktivierbaren Acryl-Emulsionsklebern wird nicht erwähnt.
U.S. Patente Nr. 4,331,576 und 4,325,581 an Colon et al. offenbaren gemeinsame wasserlösliche Schmelzkleber auf der Basis von Polymeren, die Vinylpyrrolidon und andere heterozyklische Monomere enthalten. Emulsionsacryle werden nicht offenbart.
U.S. Patente Nr. 4,052,368 an Morrison und 4,172,824 an Harrington beschreiben wasserempfindliche Schmelzkleber, einschließlich Klebern auf Polyesterbasis, die typischerweise ein Kopolyester in Kombination mit einem Weichmacher umfassen. Die Systeme sind keine Emulsionsacryle.
Keines der oben genannten Patente offenbart oder erwähnt die Möglichkeit, ein hydrophiles Acryl-Emulsionspolymer herzustellen, dass nicht-klebrig wenn trocken ist und durch Wasser aktiviert wird, so dass es zu einem Kleber wird und das in einer "etikettenlosen" oder "trennblattlosen" Konstruktion verwendet werden kann, d. h. in einer Konstruktion, in der entweder kein Bedruckstoff oder kein Trennblatt benötigt wird.
GB A 2243332 beschreibt ein Druckverfahren, das einen Schritt der Druckfarbenbildbildung und einen Schritt der Wiederübertragung des Druckfarbenbilds enthält. Im Schritt der Druckfarbenbildbildung wird ein Druckfarbenbild (21) auf einer Schmelzkleberschicht (14) eines Übertragungsblatts (10) gebildet, indem eine Aufzeichnungsvorrichtung für wärmeempfindliche Bildübertragung verwendet wird. Im Schritt der Wiederübertragung des Bilds werden das Druckfarbenbild (21) und die Schmelzkleberschicht (14) auf ein bildaufnehmendes Glied (30) wie beispielsweise ein Tuch übertragen, indem das Übertragungsblatt (10) warm aufgepresst wird.
USA 5407718 beschreibt einen Etikettenbogenaufbau für transparente Papieretiketten mit einem im Wesentlichen transparenten Papieretikettenbogen mit einer im Wesentlichen transparenten selbsthaftenden Kleberbeschichtung. Die Etiketten werden aus dem Papieretikettenbogen ausgestanzt. Der Papieretikettenbogen ist auf einem Deckblatt mit einer Trennmittelbeschichtung aufgebracht, um das Abziehen der Etiketten zu ermöglichen. Der selbsthaftende Kleber kann in Anwesenheit von Temperaturen bis 200 Grad Farenheit stabil sein, so dass die Etiketten auf einem Laserdrucker bedruckt werden können. Der Etikettenbogenaufbau kann mit hoher resultierender Druckqualität als Ganzes durch einen Tintenstrahldrucker oder xerographischen Drucker bedruckt werden. Ein Verfahren zum Bedrucken von transparenten Etikettenbogenaufbauten umfasst das Bilden von Etikettenbogenaufbauten mit doppelter Dicke, das Erzeugen eines Papiervorrats, das Zuführen von Etikettenbogenaufbauten aus dem Papiervorrat durch xerographische und Tintenstrahldrucker, das Abziehen von Etiketten von einem Deckblatt und das Aufbringen von Etiketten auf zu etikettierende Produkte. Durch die Verwendung von transparenten Papieretiketten lässt dieses Verfahren zu, dass eine Vielzahl verschiedener Drucker, einschließlich Tintenstrahldruckern und xerographischen Druckern mit transparenten Etikettenbogenaufbauten aus einer einzigen Quelle versorgt werden können.
Es sind viele Anordnungen für die Übertragung von Bildern von Tintenstrahldruckern bekannt. Beispielsweise können Bilder, die Gedrucktes enthalten, auf Etiketten mit selbsthaftendem Kleber auf den Etiketten gedruckt werden und diese Etiketten können auf ein gewünschtes Trägermaterial, beispielsweise eine Flasche oder ein anderes Produkt, aufgebracht werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Dementsprechend bietet die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur kalten Bildübertragung, das bei der Bildübertragung keine zusätzliche Wärme nutzt und folgendes umfasst: Bilden eines Bildübertragungsblatts mit den folgenden Schichten: (a) einem Deckblatt; und (b) einer Klebeschicht; Aufbringen eines Bilds auf das Bildübertragungsblatt von einem Tintenstrahldrucker; Aufbringen des Bildblatts auf ein Trägermaterial bei Umgebungstemperatur, wobei mindestens ein Teil des Klebers direkt am Trägermaterial haftet; und Entfernen des Deckblatts.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein herkömmlicher Tintenstrahldrucker verwendet, um ein Druckfarbenbild, vorzugsweise ein farbiges Bild, auf die Klebeschicht eines Bildübertragungsblatts aufzubringen, wobei eine vorzugsweise flexible und für Tintenstrahldruckfarbe nicht poröse Basisschicht mit der Klebeschicht beschichtet wurde. Bei der nicht porösen flexiblen Schicht kann es sich um eine Folie aus Kunststoff handeln, die entweder opak oder transparent sein kann.
Die Klebeschicht ist mit Tintenstrahldruckfarbe kompatibel und absorbiert diese. Die meisten in Tintenstrahldruckern verwendeten Druckfarben sind wassergelöst, solche Druckfarben können aber auch auf organischen Lösungsmitteln oder auf Trägern für die Druckfarbenfarbstoffe und/oder -pigmente basiert sein. So kann die Klebeschicht, abhängig von der im Tintenstrahldrucker verwendeten Druckfarbe, entweder hydrophil oder hydrophob sein. Da die meisten Tintenstrahldruckfarben, wie oben erwähnt, wassergelöst sind, ist es im Allgemeinen vorzuziehen, dass die Klebebeschichtung oder -schicht zur Zeit der Bilderzeugung hydrophil ist und die wassergelöste Druckfarbe absorbiert.
Wassergelöste Druckfarben für Tintenstrahldrucker sind auf dem Gebiet wohlbekannt und daher werden diese hier nicht ausführlich beschrieben. Diese wassergelösten Druckfarben enthalten eine ausreichende Menge Wasser, um als Träger für die Farbstoffe und/oder Pigmente in der Druckfarbe zu dienen. Selbstverständlich kann eine wassergelöste Druckfarbe in Wasser mischbare organische Flüssigkeiten wie Polyalkohole enthalten, die häufig in wasserlöslichen Druckfarben vorhanden sind, um das Verstopfen der Düsen zu verhindern. Die Druckfarben können außerdem verschiedene andere Verbindungen wie beispielsweise Tenside usw. enthalten.
Während des Druckens der Druckfarbe auf und in die Klebeschicht, um ein Bild zu bilden, sollte die Klebeschicht entklebt sein. Nachdem das Bild auf der Klebeschicht erzeugt ist, wird sie aktiviert, d. h. die Klebeschicht wird in einen klebrigen Zustand versetzt und auf ein beliebiges gewünschtes Trägermaterial, wie beispielsweise ein Ringbuch, ein Kleidungsstück, ein Hefteinband, ein Glasfenster, eine Wand oder sonst einen Ort, an dem das Bild gesehen werden soll, geklebt. Hierzu ist zu beachten, dass, wenn das Bild auf ein nicht transparentes Trägermaterial aufgebracht oder geklebt wird und die Basisschicht nicht transparent ist, die Klebeschicht lösbar an der Basisschicht haften sollte, so dass die Basisschicht abgezogen werden kann, damit das Bild von einem Betrachter gesehen werden kann. Aus dem Vorangehenden ist offensichtlich, dass das Bild sowohl von der unteren Oberfläche (d. h. der zur Basisschicht weisenden Oberfläche) als auch von der oberen Oberfläche (d. h. der von der Basisschicht weg weisenden Oberfläche) der Klebebeschichtung oder -schicht zu sehen ist.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendete, Druckfarbe absorbierende Klebeschicht kann selbsthaftend sein und insbesondere hydrophile selbsthaftende Kleber umfassen. Solche Kleber sind auf dem Gebiet bekannt und schließen aufschließbare selbsthaftende Kleber wie die in U.S. Patenten Nr. 5,196,504 und 5,326,644 offenbarten ein.
Die in diesen Patenten offenbarten Kleber sind in Wasser dispergierbar und bei Raumtemperatur klebrig, wodurch sie sich ideal für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung eignen. Selbstverständlich sind auch andere selbsthaftende hydrophile Kleber auf dem Gebiet bekannt und auch diese eignen sich für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung.
Wenn ein Kleber verwendet wird, der zum Zeitpunkt der Erzeugung des Bilds darauf klebrig ist, kann der Kleber entklebt werden, indem das Bilderzeugungsübertragungsbild mit einer äußeren entklebenden Schicht über der oberen Oberfläche der Klebebeschichtung versehen wird. Eine solche entklebende Schicht ist für die Bilderzeugungsdruckfarbe porös, so dass eine ausreichende Menge Druckfarbe die poröse entklebende Schicht durchdringt und an die Klebeschicht gelangt, so dass darin ein Bild gebildet werden kann. Allgemein betrachtet, lässt die entklebende Schicht mindestens 30 Prozent und vorzugsweise mehr (z. B. 40 Prozent) der Tintenstrahldruckfarbe in die Klebeschicht gelangen und ein Bild erzeugen.
Es können verschiedene Arten von porösen entklebenden Schichten verwendet werden. Beispielsweise kann eine Netzbeschichtung wie beispielsweise Gaze verwendet werden, vorzugsweise mit einer sehr dünnen Schicht Trennmaterial, beispielsweise Silikon, zwischen der Netzschicht und dem Kleber, mit der das Netz vorzugsweise beschichtet wird, bevor es auf den Kleber aufgebracht wird, so dass die Netzschicht leichter abgezogen werden kann. Es wird betont, dass die Silikonschicht die Poren des Netzes nicht bedeckt, so dass die Druckfarbe durch die Poren des Netzes in den selbsthaftenden Kleber gelangen kann. Es können andere Netzmaterialien mit feineren Maschen, die weniger grob sind als Gaze verwendet werden. Selbst Papier kann verwendet werden, da es für die Druckfarbe porös ist.
Andere poröse, entklebende äußere Schichten, die in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, können aus fein getrennten Partikeln gebildet werden, die gleichmäßig auf der Oberfläche der klebrigen Klebeschicht dispergiert sind und mit ihr verklebt sind. Beispiele solcher Partikel sind Zellulosepartikel und Dextrinpartikel. Es ist besonders vorzuziehen, dass die fein getrennten Partikel die Form runder Kugeln haben, wie dies bei Stärkepartikeln (z. B. Mais- oder Kartoffelstärke) oder Polyvinylalkohol in Pulverform der Fall ist. Solche porösen Schichten sind vorteilhaft, wenn sie mit einem selbsthaftenden Kleber verwendet werden, der, wenn er erwärmt wird, flüssig genug wird, so dass, wenn Druck aufgebracht wird, die Partikel in die Klebeschicht dispergiert werden, so das die klebrige Klebeschicht ein geeignetes Trägermaterial berühren kann und an ihr haftet. Wenn die fein getrennten Partikel im Wesentlichen den selben Brechungsindex haben wie die Klebeschicht (z. B. Stärkepartikel und Polyvinylalkoholpartikel), werden die Partikel von einem Betrachter nicht gesehen und verschwinden daher scheinbar. Beispielhaft für selbsthaftende Kleber, die sich für die Verwendung mit den fein getrennten Partikeln gut eignen, sind aufschließbare Kleber, wie sie in den oben zitierten Patenten beschrieben sind. Es ist zu beachten, dass pulverförmiger Vinylalkohol (ob in Form von runden Kugeln oder nicht) normalerweise nicht-klebrig wenn trocken ist, aber wasserdurchlässig ist, so dass das Tintenstrahlbild ungehindert in den PVA-beschichteten, selbsthaftenden Kleber absorbiert wird. Wenn diese entklebende Beschichtung verwendet wird, ist es wünschenswert, das Trägermaterial, auf das das Bild anschließend übertragen wird, oder die PVA-Oberfläche, zu benetzen oder mindestens zu befeuchten und dies dient dazu, den Kleber zu aktivieren und den PVA damit zu verbinden.
Es wird außerdem darauf hingewiesen, dass eine Trennschicht zwischen dem Kleber und dem nicht porösen, flexiblen, vorzugsweise transparenten Deckblatt verwendet werden kann, so dass das Deckblatt abgezogen werden kann. Wenn ein hydrophiler Kleber verwendet wird und das Bildblatt beispielsweise auf ein Fenster geklebt wird, kann es abgewaschen werden, indem zuerst die transparente Kunststofffolie entfernt wird und das Fenster dann auf normale Weise mit Seife und Wasser gewaschen wird.
In manchen Fällen kann es außerdem wünschenswert sein, die transparente Kunststoffschicht zu entfernen, die beispielsweise aus Mylar bestehen kann, so dass das Bild im Kleber heller erscheint; und es kann eine zusätzliche transparente entklebende Schicht, die aus Polyvinylalkohol bestehen kann, zwischen der Trennschicht und dem selbsthaftenden Kleber verwendet werden, um die Oberflächenklebrigkeit des Klebers zu beseitigen, die andernfalls direkt freiliegen würde. Die entklebende Schicht muss jedoch nicht transparent sein und kann feine metallische Blättchen, phosphoreszierendes Material, fluoreszierendes Material, Textil, Leder und/oder andere Materialien enthalten. Die zusätzliche Schicht könnte außerdem für Imprägnierung sorgen, wenn sie aus Urethan, Lack oder anderem wasserfestem Material besteht.
Es wird außerdem darauf hingewiesen, dass der selbsthaftende Kleber ein durch Wärme aktivierter, selbsthaftender Kleber mit verzögerter Wirkung sein kann, bei dem die selbsthaftenden Klebeeigenschaften nach Erwärmen auftreten und eine vorbestimmte offen Klebezeit zum Haften an Oberflächen haben und dann nicht-klebrig werden. Wenn eine solche selbsthaftende Schicht verwendet wird, wäre keine entklebende Schicht erforderlich. Beispiele solcher Kleber sind u. a. Acrylate und Ethylenvinylacetat.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann es sich bei der oberen Schicht des Bildblatts um einen durch Wasser aktivierbaren Kleber handeln. Ebenfalls gemäß der Erfindung werden hydrophile, aufschließbare Acrylpolymere bereitgestellt, die nicht-klebrig wenn trocken sind aber klebrig werden, wenn sie nass sind und die eine hohe Schälfestigkeit und ausgezeichnete Haftung an einer Vielzahl verschiedener Trägermaterialien, einschließlich Papier, Polymerfolien und hochpolaren Trägermaterialien wie Edelstahl und Glas aufweisen. In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Zusammensetzung ein Polymer auf Acrylbasis, das durch Emulsionspolymerisation einer Monomermischung hergestellt wird, die basierend auf dem Gesamtgewicht der Monomere zwischen ungefähr 40 und ungefähr 70 Gewichtsprozent eines oder mehrerer Alkylacrylate, deren Alkylgruppe zwischen 4 und ungefähr 8 Kohlenstoffatome hat; zwischen 10 und ungefähr 20 Gewichtsprozent Methylacrylat; zwischen ungefähr 2 und ungefähr 15 Gewichtsprozent Vinylacetat; zwischen ungefähr 10 und ungefähr 25 Gewichtsprozent Methycrylsäure und/oder Acrylsäure und eine positive Menge von bis zu 30 Gewichtsprozent Methylmethacrylat umfasst. In einer weiteren Ausführungsform enthält die Monomermischung außerdem eine positive Menge von bis zu ungefähr 5 Gewichtsprozent eines kurzkettigen Hydroxyalkyl-Methacrylats wie beispielsweise Hydroxyethyl-Methacrylat. Unerwarteterweise scheint das Vorhandensein von Methylmethacrylat die "saubere Trennung" zwischen durch Wasser aktivierten Bereichen der Polymerschicht und nicht aktivierten Bereichen zu verbessern – dieses Phänomen wird nachfolgend beschrieben.
Die Acryl-Emulsionspolymere der vorliegenden Erfindung haben eine relativ hohe Glasübergangstemperatur (Tg) – bis zu ungefähr 40°C für manche Formulierungen – und ein durchschnittliches Molekulargewicht von zwischen ungefähr 100.000 und ungefähr 200.000. Aufgrund ihrer hohen Glasübergangstemperaturen sind die Polymere, wenn trocken, bei Raumtemperatur nicht-klebrig. Die Polymere sind jedoch äußerst polar und werden klebrig, wenn sie Feuchtigkeit ausgesetzt werden, beispielsweise dem Wasser in einer wässrigen Tintenstrahldrucker-Druckfarbe. Die Polymere sind hydrophil und aufschließbar, durch Wasser aktivierbar und für sichtbares Licht transparent. Sie können mit einer wassergelösten Druckfarbe direkt bedruckt werden und nach Aktivierung und Aufkleben auf ein Trägermaterial durch Auftragen von Wasser von einem Trägermaterial entfernt werden. Sie sind besonders nützlich als mit einem Tintenstrahlverfahren bedruckbare Polymere, die zu Klebern umgewandelt werden und in verschiedenen Konstruktionen verwendet werden, einschließlich "etikettenlosen" oder "trennblattlosen" Etiketten, Sicherheitsfolien, sonnengesteuerten Folien, Getränkeetiketten (wo ein transparentes Etikett auf einer durchsichtigen Flasche erwünscht ist), Bögen mit Zierklebebildern und Ähnlichem.
Mit diesem Kleber kann die flexible Basisschicht beschichtet werden – mit einer dazwischen liegenden Trennmittelbeschichtung, falls erwünscht. Das resultierende Bildübertragungsblatt ist nicht-klebrig wenn trocken. Die obere Klebeschicht ist jedoch hydrophil und absorbiert ein Bild von einem herkömmlichen Tintenstrahldrucker. Beim Bedrucken mit dem Tintenstrahldrucker dringt das in den Druckfarben vorhandene Lösungsmittel in das Gemisch aus PCA und Polyacrylsäure ein, was dazu führt, dass das Gemisch, dort wo die Druckfarbe aufgedruckt wurde, wieder klebrig wird. Die Bereiche, in denen Druckfarbe aufgedruckt wurde, bleiben klebrig, bis das Druckfarbenlösungsmittel verdunstet ist. Es ist wünschenswert, das Bild auf das Trägermaterial aufzubringen, solange die bedruckten Bereich noch klebrig sind, da das Bildblatt, nachdem die Druckfarbe verdunstet ist, wieder nicht-klebrig wird. Falls die Druckfarbe trocknet, kann jedoch entweder das Bildblatt oder das Trägermaterial, beispielsweise ein Fenster, mit Wasser besprüht oder befeuchtet werden, um den Kleber zu aktivieren, so dass das Bildblatt am Trägermaterial haftet.
Gemäß einer verbesserten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat ein Aufbau zum Übertragen von mit einem Tintenstrahlverfahren gedruckten Bildern eine Klebeschicht zwischen einer nicht-klebrigen oberen Oberfläche und einem flexiblen Trägermaterial. Die Klebeschicht hat diskrete Zonen, die entlang Grenzen voneinander getrennt sind. Die Klebeschicht kann entweder in kleinen Punkten gedruckt werden oder kann als kontinuierliche Schicht gedruckt und dann geritzt werden, um die diskreten Zonen zu bilden.
Der Anwender druckt zuerst mit einem Tintenstrahldrucker ein Bild auf den Aufbau und legt dann die obere Schicht des Aufbaus an eine bildaufnehmende Oberfläche. Der Anwender schält den Aufbau von der bildaufnehmenden Oberfläche ab, wodurch das Bild auf der bildaufnehmenden Oberfläche zurückbleibt. Die Zonen des Klebers, in die keine Tintenstrahldruckerdruckfarbe aufgedruckt wurde, bleiben am flexiblen Trägermaterial haften, während die Druckfarbe tragenden Zonen des Klebers an der bildaufnehmenden Oberfläche haften. Dadurch kann sich das Bild sauber vom Bildblatt lösen, was andernfalls durch die Kohäsion der Acrylkleberschicht verhindert wird.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine mit einem Tintenstrahlverfahren bedruckbare, wasseraktivierte Kleberkonstruktion bereitgestellt. In einer Ausführungsform umfasst die Konstruktion eine Schicht eines durch Wasser aktivierbaren Acrylpolymers, mit dem ein flexibles Trägermaterial beschichtet ist, bei dem es sich in manchen Ausführungsformen um ein Trennblatt handelt, beispielsweise eine inhärent lösbare Folie oder ein mit einem Silikon oder anderem Trennmittel beschichtetes Papier- oder Foliendeckblatt. Die durch Wasser aktivierbare Schicht ist nicht-klebrig wenn trocken, wird aber klebrig, wenn sie Wasser ausgesetzt wird. Folglich wird die Polymerschicht, wenn sie mit einer wassergelösten Tintenstrahldruckerdruckfarbe bedruckt wird, innerhalb des Bereichs des gedruckten Bilds klebrig, aber nicht in Bereichen, die nicht bedruckt wurden. Wenn auf ein Trägermaterial aufgebracht, ermöglicht dies eine saubere Trennung zwischen Bild- (bedruckt) und Nicht-Bild- (unbedruckt) Bereichen des Klebers und die Fähigkeit, ein "etikettenloses Etikett" zu bilden.
Die Konstruktion ist nützlich als Etiketten- oder Zierbildbogen und wird auf ein Objekt oder eine Oberfläche aufgebracht, indem das durch Wasser aktivierte Polymer (das jetzt klebrig ist) auf das Objekt geklebt wird und optional das flexible Trägermaterial entfernt wird. In einer Ausführungsform enthält die Konstruktion eine wasserunlösliche transparente Folienschicht, vorzugsweise aus einem Polymermaterial, die zwischen dem durch Wasser aktivierbaren Polymer und einem Trennblatt angeordnet ist. Die wasserunlösliche Schicht wird alternativ, an Stelle des Trennblatts, als flexibles Trägermaterial verwendet.
Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus einer Begutachtung der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen offensichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Bilderzeugungsblatts, die die Grundsätze der vorliegenden Erfindung illustriert;
2 zeigt einen Tintenstrahldrucker, der ein Bilderzeugungsblatt des in 1 gezeigten Typs aufnimmt;
3 zeigt ein Blatt, das die Grundsätze der Erfindung illustriert, von dem ein poröses Gitter abgezogen wird;
4 zeigt das Bildblatt aus 3, das auf ein transparentes Trägermaterial, beispielsweise ein Fenster, aufgebracht ist und von dem gerade die Trägerschicht abgeschält wird;
5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, in der eine Beschichtung aus Stärke als entklebende Beschichtung verwendet wird;
6 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, in der eine Bilderzeugungsschicht aus durch Wasser aktiviertem Kleber verwendet wird;
7 zeigt eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer Mehrzahl diskreter, durch gedruckte Punkte definierter Zonen;
8 zeigt eine alternative Ausführungsform, ähnlich der Ausführungsform in 7, außer dass die obere und die untere Schicht kontinuierlich sind;
9 zeigt eine alternative Ausführungsform, die ähnlich der Ausführungsform in 7 ist, außer dass die diskreten Zonen durch geritzte Linien oder Stanzschnitte definiert sind;
10 zeigt eine alternative Ausführungsform, die ähnlich der Ausführungsform in 9 ist, außer dass die obere und die untere Schicht kontinuierlich sind;
11 illustriert eine Version der Ausführungsformen aus 7–10 mit einem transparenten Trägermaterial zum Zweck der Veranschaulichung, in der diskrete Zonen des Aufbaus, die die Druckfarbe tragen, die die Sternbilder definiert, auf der bildaufnehmenden Oberfläche haften, während diskrete Zonen des Aufbaus, die keine Druckfarbe tragen, nicht an der bildaufnehmenden Oberfläche haften;
12 ist eine alternative Ausführungsform mit einer kontinuierlichen Oberseite und einer Schicht zwischen dem Kleber und dem Trägermaterial, die dazu dient, die bildtragenden Zonen des Klebers nach dem Übertragen auf die bildaufnehmende Oberfläche zu schützen;
13 ist eine Detailansicht der Ausführungsform aus 12, nachdem ein Tintenstrahldrucker ein Bild in den Kleber gedruckt hat und nachdem ein Anwender zuerst die Oberseite des bedruckten Aufbaus auf eine bildaufnehmende Oberfläche aufgebracht hat und dann den Aufbau von der bildaufnehmenden Oberfläche entfernt hat, wodurch auf der Oberfläche die diskreten Zonen, die das Bild tragen, zurückgelassen werden, aber die Zonen des Klebers, die kein Bild tragen, auf dem Aufbau zurückgelassen werden;
14 ist eine alternative Ausführungsform, ähnlich der Ausführungsform aus 7, außer dass sich zwischen der Klebeschicht und dem Trägermaterial keine nicht-klebrige Schicht befindet;
15 ist eine schematische Illustration der Konfiguration und Anwendung einer mit einem Tintenstrahlverfahren bedruckbaren, durch Wasser aktivierten Konstruktion, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
16 ist eine schematische Illustration der Konfiguration und Anwendung einer zweiten Ausführungsform einer mit einem Tintenstrahlverfahren bedruckbaren, durch Wasser aktivierten Konstruktion, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
In den Zeichnungen ist 1 eine Querschnittsansicht eines Bilderzeugungsblatts 12, in dem das Bild in einer Druckfarbe absorbierenden selbsthaftenden Klebeschicht 14 gehalten wird. Das Bilderzeugungsblatt 12 kann mit einer Trägerschicht 16 versehen sein, die vorzugsweise transparent ist und aus einem Kunststoffmaterial wie beispielsweise Mylar geformt sein kann. Die Mylarschicht 16 kann beispielsweise eine Dicke von zwischen ungefähr 0,0127 mm (ein halbes Tausendstel Zoll) und ungefähr 0,0762 mm (0,003 Zoll) haben. Die Trägerschicht 16 ist mit einer Trennschicht 18 beschichtet, die normalerweise aus einem Material wie beispielsweise Silikon besteht und eine Dicke von ungefähr 0,00254 mm (0,0001 Zoll) hat. Es kann eine optionale entklebende Schicht 42 aus beispielsweise Polyvinylalkohol bereitgestellt werden, die eine Dicke zwischen ungefähr 0,00127 mm (0,05 mil) und 0,00381 mm (1,5 mil) hat. Die selbsthaftende Klebeschicht 14 kann beispielsweise eine Dicke von zwischen 0,0127 mm und 0,0508 mm (1/2 und 2 mil) haben. Auf der Oberseite des Bilderzeugungsblatts 12 ist eine entklebende Schicht 20 bereitgestellt und diese Schicht kann ein poröses Gittermaterial, beispielsweise Gaze, oder ein feines offenes Netz sein. Um das Entfernen der porösen Schicht 20 zu erleichtern, kann sie, bevor sie aufgebracht wird, um das komplette Bilderzeugungs-Verbundblatt 12 zu bilden, mit einer Trennmittelbeschichtung 22 besprüht werden. Das Netzgitter kann beispielsweise zwischen ungefähr 0,00254 mm und 0,0127 mm (1 bis 5 mil) dick sein und die Trennschicht kann wieder aus Silikon geformt sein und ist eine sehr dünne Beschichtung mit einer Dicke in der Größenordnung von 0,00254 mm (ein Zehntausendstel Zoll).
2 der Zeichnungen zeigt einen herkömmlichen Tintenstrahldrucker 32, durch den das Bilderzeugungs-Verbundblatt 12 geführt wird. Das in 2 auf dem Bilderzeugungsblatt 12 gezeigte Netz ist hier übrigens viel gröber dargestellt, als es das Netz oder Gitter in der Praxis tatsächlich wäre. Beispielsweise könnte das Netz oder Gitter, statt dem in 2 gezeigten, sehr groben Netz, Querfäden haben, die in Abständen von in der Größenordnung von 0,0254 mm oder einigen Hunderstel mm (ein Tausendstel oder einige Tausendstel Zoll) in jeder Richtung angeordnet sind.
In 3 der Zeichnungen wird das Netz 20 gerade abgezogen und die bedruckte selbsthaftende Klebeschicht 14 befindet sich dann an der Oberseite des Blatts 12. Die Klebeschicht 14 wird weiterhin von dem darunter liegenden Kunststoffblatt getragen, wie durch das Bezugszeichen 16 gezeigt.
4 ist eine schematische Darstellung der selbsthaftenden Klebeschicht 14, die auf eine Glasscheibe 36 aufgebracht ist, die in einem Rahmen 38 gezeigt ist, bei dem es sich beispielsweise um einen Fensterrahmen handeln könnte, in dem die Glasscheibe 36 angebracht ist. In 4 wird gezeigt, wie das transparente Blatt 16 entfernt wird. Hierzu ist zu beachten, dass das Bild in der selbsthaftenden Klebeschicht 14 von der anderen Seite der Glasscheibe deutlich sichtbar ist, jedoch weniger deutlich ist, wenn es durch die Mylar^TM-Schicht 16 betrachtet werden muss. Dementsprechend kann, um das Bild in der Schicht 14 deutlicher sehen zu können, das schützende Trägermaterial bzw. die transparente Kunststoffschicht 16 entfernt werden, nachdem das Blatt auf die Scheibe 36 geklebt wurde. Außerdem kann, nach dem Entfernen der Schicht 16, die als Schutz gegen Feuchtigkeit für die hydrophile Schicht 14 dienen kann, das ganze Fenster ohne weiteres mit Seife und Wasser sauber gewaschen werden.
Nach dem Entfernen der Schutzschicht 16 ist es übrigens manchmal vorzuziehen, dass die selbsthaftende Klebeschicht 14 nicht-klebrig ist. Dementsprechend kann, wie in 1 gezeigt, eine zusätzliche entklebende Schicht 42 bereitgestellt werden. Diese entklebende Schicht kann beispielsweise aus Polyvinylalkohol bestehen. Dieses Material könnte außerdem feine metallische Blättchen, phosphoreszierendes Material, fluoreszierendes Material, Textil oder Leder usw. enthalten, so dass der Endanwender einfach ein zu übertragendes Bild drucken könnte, und nach dem Übertragen des Bilds wäre dann die entklebende Schicht (die aus den zuvor genannten Materialien besteht) die einzige für den Anwender sichtbare Schicht. Dadurch kann der Endanwender die Anwendung eines typischen Tintenstrahldruckers von zweidimensionalen visuellen Abbildungen in Druckfarben zu visuellen Abbildungen in den zuvor genannten Stoffen erweitern. Die zusätzliche Schicht könnte außerdem für Imprägnierung sorgen, wenn sie aus Urethan, Lack oder einem anderen wasserfesten Material besteht. Wenn diese Schicht vorhanden ist, liegt, wenn die Basisschicht 16, wie in 4 gezeigt, entfernt wird, die das Bild tragende, selbsthaftende Klebeschicht 14 nicht direkt frei und fühlt sich daher nicht klebrig an.
Als Alternative zur Verwendung von selbsthaftendem Material mit normalen, relativ langanhaltenden Klebeeigenschaften kann ein durch Wärme aktivierter selbsthaftender Kleber mit verzögerter Wirkung verwendet werden. Ein solcher Kleber ist von der Nashua Company in Nashua, New Hampshire unter der Markennummer BM-4 erhältlich. Druckfarben, die mit diesem Kleber verwendet werden, sollten ein polares Lösungsmittel oder Träger wie beispielsweise Methylethylketon haben. Solche Kleber werden durch Wärme aktiviert und haben eine offene Haft- oder Klebezeit, in der sie auf ein Trägermaterial aufgebracht werden können und danach werden sie nicht-klebrig. Wenn solche Kleber verwendet werden, wird die zusätzliche entklebende Schicht 42 nicht benötigt und es kann ein vereinfachter Gesamtaufbau, wie in 6 gezeigt, verwendet werden.
Bezüglich der verschiedenen Schichten in 1 umfassen die Grundkomponenten des Blatts 12 die Trägerschicht 16, die Druckfarbe absorbierende, selbsthaftend Klebeschicht 14 und eine entklebende Schicht 20. Die Trennschicht 18 und die entklebende Schicht 42 sind nicht Bestandteil des Blatts, falls es nicht erwünscht ist, die transparente Trägerschicht 17 zu entfernen. Außerdem wird in manchen Fällen die Trennschicht 22 möglicherweise nicht benötigt, wenn das Netz ohne Trennschicht 22 von der Klebeschicht abgeschält werden kann oder wenn eine andere Art von entklebender Schicht, wie hierin nachfolgend offenbart, verwendet wird.
Außerdem können statt einem hydrophilen Kleber für die selbsthaftende Klebeschicht 14 andere Arten von selbsthaftenden Klebern für den Gebrauch in Verbindung mit einer Druckfarbe auf Basis von organischen Lösungsmitteln verwendet werden, wobei der jeweilige selbsthaftende Kleber die Druckfarbe absorbiert und ein Bild in ihn eindringen kann.
Für bestimmte Beispiele können kaltgegossene selbsthaftende Acrylkleber oder selbsthaftende Acrylschmelzkleber verwendet werden. Für solche Kleber werden Druckfarben mit relativ polaren Lösungsmitteln wie normalem Butylalkohol oder Methylethylketon bevorzugt. Selbsthaftende Kleber auf Kautschukbasis wie beispielsweise Avery S-246 können mit Druckfarben in Lösungsmitteln mit relativ niedriger Polarität wie beispielsweise Heptan oder Toluen verwendet werden.
5 der Zeichnungen zeigt ein Blatt 12'. In 5 sind die Basis- oder Trägerschicht 16', die Trennschicht 18', die entklebende Schicht 42' und die Druckfarbe absorbierende selbsthaftende Klebeschicht 14' wie hierin zuvor beschrieben.
Statt einer netzartigen entklebenden Schicht an der Oberseite, offenbart 5 jedoch die Verwendung von Stärkepartikeln als entklebende Beschichtung 54. Wenn eine entklebende Stärkeschicht 54 verwendet wird, bewirkt das Druckfarbenlösungsmittel; dass sich die Stärkepartikel auflösen und sich mit der darunter liegenden Klebeschicht vermischen. Dies führt dazu, dass nur der Bereich, auf dem das Tintenstrahlbild aufgedruckt wurde, klebrig wird. Der Rest des Blatts bleibt nicht-klebrig und wird nicht übertragen. Es können jedoch auch Wärme und Druck verwendet werden, um die Stärkeschicht mit dem Kleber zu verbinden und dadurch die Klebeschicht 14' zu aktivieren, so dass sie klebrig wird und auf der Oberfläche, auf der sie angewandt wird, klebt. Wie zuvor erwähnt, haben die Stärkepartikel im Wesentlichen den gleichen Brechungsindex wie der Kleber und sind daher nicht sichtbar, wenn sie mit diesem vermischt (darin dispergiert) sind.
Betrachtet man nun wieder 1 der Zeichnungen, kann es sich bei der entklebenden Schicht um eine sehr dünne Schicht aus Polyvinylalkohol (PVA) handeln, die vorzugsweise einen Bruchteil von 0,0254 mm (Tausendstel Zoll) dick ist oder sogar 0,00254 mm (0,0001 Zoll) dick ist oder ungefähr 2 g/m² wiegt. PVA ist nicht-klebrig wenn trocken, ist jedoch hydrophil, so dass ein aufgebrachtes Tintenstrahlbild dadurch zur darunter liegenden hydrophilen Klebeschicht gelangt. Das Drucken des Tintenstrahlbilds führt dazu, dass sich die PVA-Schicht und die darunter liegende Klebeschicht vermischen, so dass nur das aufgedruckte Bild klebrig wird. Wenn das Bildblatt auf ein Trägermaterial aufgebracht wird, werden das Trägermaterial oder das Bildblatt befeuchtet, der PVA verbindet sich weiter mit dem selbsthaftenden Kleber und zwischen dem bedruckten selbsthaftenden Kleber und dem Trägermaterial wird eine gute Klebung erhalten.
In 6 der Zeichnungen umfasst eine relativ einfache Ausführungsform der Erfindung die Basisschicht 62, eine dünne Trennmittelbeschichtung 64 und eine durch Wasser aktivierbare Klebeschicht 66. Die Schicht 66 kann einige Hundertstel mm (Tausendstel Zoll) dick sein, beispielsweise 0,051 mm bis 0,127 mm (0,002 bis 0,005 Zoll).
Die durch Wasser aktivierte Klebeschicht 66 kann aus Polyvinylalkohol (PVA) und Polyacrylsäure geformt sein. Sie kann als ungefähr 10 Prozent Feststoffe enthaltende wässrige Lösung mit ungefähr 75% PVA und 25% Polyacrylsäure aufgetragen werden. Die Beschichtung ist nicht-klebrig wenn trocken. Sie ist jedoch hydrophil und nimmt ein gutes Bild von einem Tintenstrahldrucker auf. Nach dem Bedrucken kann das Bildblatt beispielsweise auf ein Trägermaterial geklebt werden, beispielsweise ein Fenster, das mit Wasser besprüht wurde, so dass der Kleber, wenn das Bildblatt auf das nasse Fenster aufgebracht wird, aktiviert wird und das Bildblatt am Fenster haftet. Danach kann die Basisschicht abgeschält werden, so dass die bedruckte Klebeschicht auf dem Trägermaterial zurückbleibt.
Die vorliegende Erfindung bietet Acrylpolymere, die nicht-klebrig wenn trocken, hydrophil, in Wasser aufschließbar und durch Wasser aktivierbar sind, um klebrig zu werden – selbst durch eine kleine Menge Feuchtigkeit. Wenn sie durch Wasser aktiviert werden, werden die Polymere klebrig. Wenn sie auf ein Trägermaterial aufgebracht werden, weisen die aktivierten Kleber eine hohe Schälfestigkeit auf, lassen sich jedoch durch weiteres Aufbringen von Wasser entfernen. Vorteilhafterweise sind die Kleber mit Tintenstrahlverfahren bedruckbar und für sichtbares Licht transparent.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die aktivierbare Zusammensetzung ein Emulsionspolymer, das aus einem Monomergemisch gebildet wird, das, basierend auf dem Gesamtgewicht der Monomere folgendes umfasst: (a) zwischen ungefähr 40 und ungefähr 70 Gewichtsprozent mindestens eines Alkylacrylats, dessen Alkylgruppe zwischen 4 und ungefähr 8 Kohlenstoffatome hat; (b) zwischen ungefähr 10 und ungefähr 20 Gewichtsprozent Methylacrylat; (c) zwischen ungefähr 2 und ungefähr 15 Gewichtsprozent Vinylacetat; (d) zwischen ungefähr 10 und ungefähr 25 Gewichtsprozent Methacrylsäure, Acrylsäure oder ein Gemisch aus Methacryl- und Acrylsäure; und (e) eine positive Menge – bis ungefähr 30 Gewichtsprozent, basierend auf dem Gesamtgewicht der Monomere – Methylmethacrylat. In einer anderen Ausführungsform umfasst das Monomergemisch weiter (f) eine positive Menge – von bis zu ungefähr 5 Gewichtsprozent – eines kurzkettigen Hydroxyalkylmethacrylats. Beide Ausführungsformen sind hochpolar und die Polymere sind hydrophil.
Die Identität und relativen Mengen der zum Bilden der Polymere verwendeten Monomere werden so gewählt, dass das Polymer eine ausreichend hohe Glasübergangstemperatur Tg und/oder andere Eigenschaften (z. B. Modul mit hohem Plateau) hat, damit das Polymer bei Raumtemperatur nicht-klebrig wenn trocken ist. Zu diesem Zweck ist es vorzuziehen, die relativen Mengen Methylmethacrylat, Vinylacetat und/oder der Säuremonomere relativ zur verwendeten Menge des/der Alkylacrylats/e zu maximieren.
So enthält in einer bevorzugten Ausführungsform das Monomergemisch mindestens 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise 10 Gewichtsprozent Methylmethacrylat und Tg des Polymers kann bis zu 40°C betragen. In einer weiteren Ausführungsform sind 20 Gewichtsprozent oder sogar 30 Gewichtsprozent Methylmethacrylate enthalten, um Tg des Polymers zu erhöhen und die Fähigkeit zu einer "sauberen Trennung" der durch Wasser aktivierten Kleber zu verbessern. In anderen Ausführungsformen kann die Menge Methylmethacrylat jedoch viel geringer sein – bis zu nur 0,1 Gewichtsprozent – und Tg des Polymers wird durch die Wirkung anderer Monomere erhöht.
Es ist außerdem vorzuziehen, ein Gemisch aus Alkylacrylaten als erste monomere Komponente zu verwenden. Geeignete Alkylacrylate sind u. a. n-Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Isooctylacrylat und Ähnliche. Ein Gemisch aus 2-Ethylhexylacrylat und Butylacrylat ist vorzuziehen. Gleichermaßen ist es vorzuziehen, ein Gemisch aus Acryl- und Methacrylsäure als vierte monomere Komponente des Polymers zu verwenden.
In den Ausführungsformen, in denen ein Hydroxyalkyl-Methacrylatmonomer verwendet wird, hat das Monomer eine kurzkettige Alkylgruppe mit zwischen 2 und ungefähr 6 Kohlenstoffatomen, wobei Hydroxyethyl-Methacrylat (HEMA) vorzuziehen ist. Die Menge HEMA, die verwendet werden kann, ist durch ihre Auswirkung auf die Viskosität und Voremulsionsstabilität begrenzt. Im Allgemeinen wird die Konzentration unter ungefähr 5% gehalten, vorzugsweise ungefähr 4% basierend auf dem Gesamtgewicht der Monomere.
Die Acrylpolymere der vorliegenden Erfindung werden auf herkömmliche Weise unter Verwendung von nicht reaktiven Tensiden oder vorzugsweise einem Gemisch aus nicht reaktiven und reaktiven Tensiden hergestellt, wobei letztere mit den Monomeren copolymerisieren und ein Teil des Emulsionspolymers werden. Repräsentative herkömmliche Tenside sind u. a. anionische Tenside wie Polystep B-27, eine wässrige Lösung des Natriumsalzes aus Nonylphenoxy-Polyethylenoxyethanol-Sulfat, das von der Firma Stepan (in Winnetka, Illinois) erhältlich ist; nichtionische Tenside wie AR 150, ein nichtionisches Ethylenoxid-Addukt von Hellholzharz, das von Hercules Inc. (in Wilmington, Delaware) erhältlich ist; und gemischte anionische/nichtionische Tenside wie Polystep J-927, eine Mischung aus Polystep B-27 und Polystep F-9 (Nonylphenolethoxylat), das ebenfalls von Stepan Chemicals vertrieben wird. Es werden typischerweise bis zu 10 Gewichtsprozent Tenside zugefügt. Eine gute Aufschließbarkeit, gemessen nach TAPPI UM 213, wurde mit 8% Tensiden erzielt.
Bevorzugte reaktive Tenside sind anionische vinylfunktionelle Tenside wie beispielsweise Natriumvinylsulfonat und Natriumstyrolsulfonat. Reaktive Tenside neigen dazu, die Kohäsionsfestigkeit des resultierenden Copolymers zu verbessern und helfen beim Copolymerisationsprozess. Wenn sie verwendet werden, werden reaktive Tenside typischerweise in einer Menge von zwischen 0,5 bis 1,5 Gewichtsprozent, vorzugsweise ungefähr 1 Gewichtsprozent, basierend auf dem Gesamtgewicht der Monomere, verwendet.
Vorteilhafterweise werden Polymerisationsinitiatoren oder Katalysatoren zugefügt, um die Copolymerisation der Monomere zu beschleunigen. Geeignete Polymerisationsinitiatoren sind, ohne Einschränkung, tert-Butylhydroperoxid (t-BHP) und Kaliumpersulfat (KPS). In manchen Ausführungsformen wird dem Monomergemisch ein Molekulargewichtsregler zugefügt, um die durchschnittliche Polymerkettenlänge zu regeln. Geeignete Regler sind u. a. n-Dodecyl-Mercaptan (n-DDM) und ähnliche Verbindungen. Es können weitere Agenzien und Additive zugefügt werden, um die effizientere kontrolliertere Emulsionspolymerisation zu erleichtern, einschließlich Oxidationsmittel wie Wasserstoffperoxid und Eisen-Ethylendiamintetraessigsäure (Fe EDTA), Reduktionsmittel wie Natriumformaldehydsulfoxylat (von der Firma Henkel erhältlich) und Nachpolymerisationsmittel wie Ascorbinsäure. Ascorbinsäure bildet mit t-BHP (welches ein Oxidationsmittel ist) ein Redoxsystem und erleichtert das Entfernen von Restmonomeren nach der Polymerisation. Vor dem Filtrieren des Reaktionsgemischs kann ein Biozid wie beispielsweise Kathon LX (als 1,5%-ige Lösung von Rohm & Haas erhältlich) zugefügt werden, um Bakterienwachstum zu verhindern.
Bei der Herstellung der Emulsionspolymere werden ausgezeichnete Umwandlungen bei einer Reaktionstemperatur von ungefähr 70°C in Anwesenheit von zwischen ungefähr 0,5 bis 1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Monomere, eines Persulfats oder gleichwertigen Katalysators erzielt, wobei das Monomergemisch über einen Zeitraum von ungefähr 2–4 Stunden zugeführt wird. Der Reaktions-pH-Wert wird durch Zugabe von Natriumbikarbonat oder ähnliche Agenzien auf einen Bereich zwischen ungefähr 4,0 und ungefähr 6,0 geregelt.
Während die eigentlichen Produktionsverfahren abhängig von bestimmten Monomerzusammensetzungen, verfügbarer Ausrüstung und anderen Faktoren verschieden sein können, werden die Emulsionspolymere im Allgemeinen hergestellt, indem zuerst eine oder mehrere, herkömmliche Tenside, Natriumbikarbonat und einige oder alle der Monomere enthaltende Voremulsionen in eintionisiertem Wasser vermischt werden; reaktive Tenside und andere Reaktoringredienzien (z. B. Fe EDTA, AR 150, Wasserstoffperoxid) in einen Reaktor unter Stickstoff gegeben werden; der Reaktor auf 700°C + 20°C erhitzt wird und dann allmählich eine Voremulsionsladung zugegeben wird (vorzugsweise in abgestuften oder gemischten Zufuhrsequenzen); eine beispielsweise Kaliumpersulfat enthaltende Initiatorladung zugegeben wird; die Voremulsionszuführungen fortgesetzt und ggf. Beschleuniger zugegeben werden; ggf. Nachreaktionsladungen zugegeben werden (z. B. t-BHP, Ascorbinsäure und mehr Wasser); der Reaktorinhalt auf unter 35°C abgekühlt wird; das Biozid zugegeben wird und das Emulsionspolymer filtriert wird.
Es wurden mehrere beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der oben beschriebenen Emulsionspolymerisationsverfahren hergestellt. Die monomeren Zusammensetzungen der Emulsionspolymere sind in Tabelle I angegeben. Beispiele 1A–1H enthalten Alkylacrylate, Methylacrylat, Vinylacetat, ein Gemisch aus Methacrylsäure und Acrylsäure und Methylmethacrylat. Beispiel 2 enthält außerdem Hydroxyethylmethacrylat. Ein Pilotversuch mit vergrößertem Maßstab des Beispiels 1E ergab ein PSA-Emulsionspolymer mit einem Feststoffgehalt von ungefähr 58%, einer Viskosität von ungefähr 200 mPa·s (20 PI)(200 cP) und einem pH-Wert von ungefähr 5,5. Zum Herstellen des Polymers wurde ein Gewichtsprozent n-DDM als Kettentransfermittel in einer Voremulsion verwendet.
Unter Anwendung von Standardprüfverfahren des Pressure-Sensitive Tape Council (PSTC) wurden für Beispiel 2F (nach Aktivierung mit Wasser), das mit einem Schichtgewicht von 20 Gramm pro Quadratmeter aufgetragen wurde, 90°-Schälfestigkeit, "Loop-Tack"-Haftung und Scheren gemessen.
Statisches Scheren von Edelstahl wurde mit einer 12,7 mm × 12,7 mm (1/2'' × 1/2'') großen Prüffläche auf längeren Prüfstreifen gemessen. Die 90°-Schälfestigkeit und die "Loop-Tack"-Haftung wurden auf Edelstahl, hochdichtem Polyethylen, Glas und Wellkartonoberflächen gemessen.
Die Ergebnisse sind in Tabelle II angegeben, wobei die beobachteten Versagensarten – Versagen des Bedruckstoffs (B) und Versagen der Tafel (T) – in Klammern angegeben sind.
Eine alternative Klasse von Ausführungsformen nutzt eine Klebeschicht, die in einzelne Zonen unterteilt ist, die unabhängig voneinander von dem mit Trennmittel beschichteten Deckblatt entfernt werden können. 7 illustriert eine solche Ausführungsform, die wie folgt aufgebaut ist: Ein Trägermaterial 116 wird mit einer Trennmittelbeschichtung 118 beschichtet. eine dünne Schicht PVOH 142 wird in kleinen Punkten oder Zonen 170 auf das mit Trennmittel beschichtete Trägermaterial 116 aufgetragen und getrocknet. Dann wird eine Schicht Emulsionskleber 114 in kleinen Punkten auf die PVOH-Schicht 142 aufgetragen und getrocknet. Schließlich wird eine äußere Schicht PVOH 112 in Punkten auf die Klebeschicht 114 aufgetragen und getrocknet.
Die äußere Schicht PVOH 112 bietet eine nicht-klebrige Außenfläche, um zu verhindern, dass der Aufbau beim Drucken am Inneren des Tintenstrahldruckers klebt. Die Außenschicht aus PVOH 112 sollte sehr dünn sein, um sicherzustellen, dass beim Drucken so viel Druckfarbe wie möglich durch die PVOH-Schicht gelangt und gleichzeitig die nicht-klebrige Außenfläche erhalten bleibt.
Die Punkte aus Kleber und PVOH können mit einem Verfahren aufgedruckt werden, in dem ein Gravierrad verwendet wird, in das Punkte geätzt wurden. Auf dem Gebiet ist es bekannt, Linien von Kleber unter Verwendung eines Gravierrads, in das Linien geätzt wurden, zu drucken. Um Punkte statt Linien zu drucken, werden Punkte statt Linien in das Gravierrad geätzt.
8 ist eine gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform mit einem Trägermaterial 118, das mit einer Trennmittelschicht 118 beschichtet ist. Eine dünne, kontinuierliche Schicht PVOH 142' wird auf das mit Trennmittel beschichtete Trägermaterial 116 aufgetragen und dann getrocknet. Dann wird eine Schicht Emulsionskleber 114 in kleinen Punkten, vorzugsweise mit einem Durchmesser von weniger als 1 Millimeter, auf die PVOH-Schicht aufgetragen und dann getrocknet. Schließlich wird eine kontinuierliche Außenschicht aus PVOH 112' auf die Klebeschicht 114 aufgetragen und getrocknet. Die Ausführungsform hat nach wie vor eine Klebeschicht, die in einzelne Zonen unterteilt ist, die jeweils unabhängig voneinander von dem mit Trennmittel beschichteten Deckblatt entfernt werden können. Dadurch werden die in der Klebeschicht vorhandenen Kohäsionskräfte überwunden, so dass die das aufgedruckte Bild tragenden Zonen auf das Trägermaterial übertragen werden können, während die nicht durch Tintenstrahldruckerdruckfarbe aktivierten Zonen auf dem Aufbau zurückbleiben.
Eine gegenwärtig bevorzugte, alternative Version der Ausführungsform aus 8 hat eine PVOH-Schicht 142', die kontinuierlich ist und eine Dichte von ungefähr 2 g/m² hat. Die nächste Schicht 114 besteht aus einem sehr aggressiven hydrophilen aufschließbaren Kleber, der in über Gravüre mit einem Schichtgewicht von ungefähr 35–45 g/m² in Punkten aufgedruckt wird. Die äußere Schicht 112' ist kontinuierlich und besteht aus einer Schicht aus nicht-klebrigem, aufschließbarem Kleber, die so dünn wie möglich ist, vorzugsweise weniger als 2 g/m².
9 zeigt eine Alternative zur Ausführungsform in 7, in der die PVOH-Schichten 112 und 142 und die Klebeschicht 114 anfänglich in kontinuierlichen Schichten aufgetragen werden. Die PVOH- und die Klebeschichten werden dann durch Ritzlinien, Stanzschnitte oder andere Schwächelinien in diskrete Zonen 170 unterteilt.
Um den Aufbau anzuwenden, führt der Anwender den Aufbau in einen Tintenstrahldrucker ein, der ein Muster auf die PVOH-Schicht 112 druckt. Der Großteil der Druckfarbe dringt durch die nicht-klebrige PVOH-Schicht 112 und in die Druckfarbe absorbierende aufschließbare Klebeschicht 114 ein. Die flüssige Druckfarbe aktiviert den Kleber, so dass der Kleber im Bereich des aufgedruckten Musters klebrig wird.
10 zeigt eine Alternative zur Ausführungsform aus 8, in der die Klebeschicht 114 zuerst als kontinuierliche Schicht statt in Punkten aufgetragen wird. Die kontinuierliche Klebeschicht wird dann mittels Ritzlinien, Stanzschnitten oder anderen Schwächelinien in diskrete Zonen 170 unterteilt. Die obere und untere Schicht 142' und 112' sind jeweils kontinuierliche Schichten.
Wie in 11 zu sehen, drückt der Anwender nach dem Drucken das Blatt auf eine bildaufnehmende Oberfläche 72 und schält dann das mit Trennmittel beschichtete Trägermaterial 116 ab. Die Schwächelinien (nicht gezeigt) in der Klebeschicht 14 sorgen dafür, dass die jetzt klebrigen Teile 174 des Klebers zusammen mit den entsprechenden Teilen der PVOH-Schichten 112 und 142 (nicht gezeigt, siehe aber 7) auf der Oberfläche zurückbleiben. Die Teile des Klebers 176, die kein aufgedrucktes Bild tragen, zusammen mit den entsprechenden Teilen der PVOH-Schichten 112 und 142, kleben jedoch nicht auf der bildaufnehmenden Oberfläche, da die Bereiche des Klebers 176 außerhalb des aufgedruckten Musters nicht klebrig werden.
In 12 ist es vorzuziehen, dass die äußere Schicht aus PVOH, die die Oberseite des Aufbaus bildet, als ebene, kontinuierliche Beschichtung 112' aufgetragen wird. Andernfalls neigt die Tintenstrahldruckerdruckfarbe dazu, an den Grenzen der Punkte oder an den Schwächelinien durch die äußere PVOH-Schicht zu sickern, wodurch das aufgedruckte Muster, ein schraffiertes, zackiges Aussehen erhält. Die Bildqualität wird durch eine kontinuierliche Oberseite 112', die auch Außenschicht genannt werden kann, erheblich verbessert, da die Linien des aufgedruckten Musters ungehindert zur Klebeschicht durchsickern können.
13 zeigt, dass selbst wenn die Oberseite 112' kontinuierlich und nicht in Zonen unterteilt ist, nur die Teile der Oberseite 112', die direkt an die bildtragenden Zonen des Klebers angrenzen, auf die bildaufnehmende Oberfläche übertragen werden. Das heißt, die Oberseite 112' ist dünn und schwach und verhindert nicht, dass der Kleber in Zonen vom Aufbau getrennt wird. Außerdem aktiviert die flüssige Tintenstrahldruckerdruckfarbe die bildtragenden Zonen des Klebers, die trotz der nicht-klebrigen Oberseite 112' an der bildaufnehmenden Oberfläche haften.
Die untere Schicht aus PVOH 142' ist eine nicht-klebrige Schicht, die verhindert, dass Staub und andere Partikel an der klebrigen Klebeschicht haften bleiben. So kann der Anwender beispielsweise ein mit einem Tintenstrahlverfahren gedrucktes Bild von dem Aufbau auf die Außenseite eines Ringbuchs übertragen, das häufig in Kontakt mit anderen Ringbüchern und/oder Büchern oder Papieren aufbewahrt wird. Die nicht-klebrige PVOH-Oberfläche verhindert, dass das Bild an den anderen Ringbüchern und/oder Büchern und Papieren klebt.
Die untere Schicht aus PVOH 142 dient außerdem dazu, das aufgedruckte Bild davor zu schützen, leicht abgerieben zu werden. Der PVOH ist wasserlöslich, so dass der Anwender das Bild, falls erwünscht, von der bildaufnehmenden Oberfläche 172 abwaschen kann.
Statt eine PVOH-Schicht 142 zwischen dem Kleber und dem Trägermaterial zu verwenden, kann eine Schicht aus einer wasserfesten Verbindung, beispielsweise einem Acryl oder anderen Material verwendet werden, um Wasser abzuweisen. Dies kann nützlich sein, um die bildtragende Klebeschicht vor verschütteter Flüssigkeit, Regen usw. zu schützen. Als Alternative kann eine Hochglanzverbindung statt der PVOH-Schicht 142 verwendet werden, um dem Bild einen hohen Glanz zu verleihen.
14 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform des Typs des Aufbaus mit diskreten Zonen, der keine untere nicht-klebende Schicht 142 hat. Die Ausführungsform in 14 ist gegenwärtig nicht vorzuziehen, da sie keine Schicht hat, die die bildtragenden Zonen des Klebers schützt, nachdem der Kleber auf eine Oberfläche aufgebracht wurde. Diese Ausführungsform ist jedoch möglicherweise weniger teuer herzustellen, da sie eine Schicht PVOH weniger enthält und die Konstruktion kann für gewisse Anwendungen geeignet sein.
Idealerweise sind die diskreten Zonen der Ausführungsformen in 7–4 so klein wie möglich. Beispielsweise beträgt der Durchmesser der Punkte in 7 typischerweise 0,0127 mm (1/2 mil) oder weniger. Ebenso haben die das feine Gitter in 9 bildenden Linien oder Grenzen typischerweise einen Abstand von 0,0127 mm (1/2 mil) oder weniger voneinander. Die Größe der Punkte muss jedoch korrekt bemessen sein, damit die Kleberdichte ausreichend bleibt. Prüfungen haben ergeben, dass die Bildqualität sehr unbefriedigend ist, wenn die Kleberdichte weniger als 10 Gramm pro Quadratmeter beträgt; bei 20 Gramm pro Quadratmeter annähernd befriedigend ist; und bei 35 Gramm pro Quadratmeter ausgezeichnet ist. Praktischerweise sollte die Dichte des Klebers daher mindestens 10 Gramm pro Quadratmeter und vorzugsweise 25–35 Gramm pro Quadratmeter betragen.
Das Trägermaterial 116 ist typischerweise Polystyrol. Alternativ kann eine Polyesterschicht wie Mylar^TM verwendet werden, Polyester ist zur Zeit jedoch teurer als Polystyrol. Polystyrol weist außerdem tendenziell ein besseres Verhalten in Tintenstrahldruckern auf. Das Trägermaterial kann außerdem durchsichtig sein, wie beispielsweise in der Ausführungsform in 11.
Noch eine weitere Ausführungsform nutzt eine entklebende Schicht 112, die nicht aus PVOH besteht, beispielsweise fein getrennte Partikel, die gleichmäßig auf der Oberfläche der klebrigen Klebeschicht dispergiert sind und auf ihr haften. Beispiele solcher Partikel sind Zellulosepartikel und Dextrinpartikel. Es ist gegenwärtig vorzuziehen, dass die fein getrennten Partikel die Form runder Kugeln haben, wie dies bei Stärkepartikeln (z. B. Mais- oder Kartoffelstärke) und Polyvinylalkohol in Pulverform der Fall ist. Als weitere Alternative zur PVOH-Schicht 112 kann ein poröses Gittermaterial, beispielsweise Gaze oder ein feines offenes Netz verwendet werden.
15 und 16 sind schematische Darstellungen der Konfiguration und nutzen zwei verschiedene Ausführungsformen einer bedruckbaren, durch Wasser aktivierbaren Kleberkonstruktion, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde. In 15(a) umfasst eine bedruckbare Kleberkonstruktion 212 eine Schicht eines durch Wasser aktivierbaren Polymers 214, mit der ein Trennblatt 216 beschichtet ist oder die anderweitig auf das Trennblatt aufgetragen ist. Die Polymerschicht 214 hat eine Innenseite 214a und eine Außenseite 214b und umfasst vorzugsweise ein durch Wasser aktivierbares Acryl-Emulsionspolymer, wie vorangehend beschrieben. Die Polymerschicht ist nicht-klebrig wenn trocken, aber hydrophil, durch Wasser aktivierbar und Druckfarbe absorbierend, d. h. bedruckbar. Alternativ besteht die Polymerschicht 214 aus einem anderen durch Wasser aktivierbaren Material wie beispielsweise einem Gemisch aus ungefähr 75% Polyvinylalkohol (PVOH) und 25% Polyacrylsäure. In allen Fällen wird das Polymer auf herkömmliche Weise auf das Trennblatt aufgetragen und dann getrocknet, um eine dünne folienartige Schicht 214 zu bilden.
Das Trennblatt 216 ist herkömmlicher Natur und kann beispielsweise ein Papierblatt oder ein anderes Deckblatt aus flexiblem Kunststoff wie beispielsweise eine Mylar^TM-Folie umfassen, das mit einem Trennmaterial, beispielsweise Polydimethylsiloxan, einem anderen Silikon oder einem Nichtsilikonmaterial wie Polyvinyloctadecylcarbamat beschichtet ist. Alternativ kann das Trennblatt eine Folie aus inhärent trennbarem Material umfassen. Manche Polymerfolien haben einen ausreichend niedrigen Schermodul, um sich ohne Verwendung einer Trennmaterialbeschichtung als Trennblätter zu eignen. (Siehe beispielsweise U.S. Patent Nr. 4,339,485). Das Trennblatt 216 hat eine innere oder "Vorder"-Seite 216a (manchmal die "Trennseite" genannt) und eine äußere oder "Rück"-Seite 216b.
Es ist zu beachten, dass die Dicken der Schichten 214 und 216 in den Figuren jeweils stark übertrieben dargestellt sind. In der Praxis können die Konstruktionen als dünne Bögen oder Rollen hergestellt werden, wie ein Bogen mit Etiketten, bei dem beispielsweise die Polymerschicht eine Dicke von zwischen 0,0127 mm und 0,051 mm (0,5 und 2 mil) hat und das Trennblatt oder der andere Trennmittelträger eine ähnliche kleine Dicke hat.
Wenn die Konstruktion 212 trocken ist, ist sie nicht-klebrig. Sie ist jedoch sowohl hydrophil als auch durch Wasser aktivierbar, wobei letzteres bedeutet, dass sie klebrig wird, wenn sie Wasser ausgesetzt wird – selbst einer kleinen Menge Feuchtigkeit, wie dem Wasser in einer wassergelösten Druckfarbe. In 15 wird die wassergelöste Druckfarbe 220 aus einer Druckeröffnung 218 ausgestoßen und bildet auf der äußeren Seite 214b an der Polymerschicht ein gedrucktes Bild 225. Das Wasser in der Druckfarbe aktiviert das Polymer, so dass es im Bereich des aufgedruckten Bilds klebrig wird. Dies ist in 15(b), wo eine Querschnittsansicht der Konstruktion gezeigt ist, und in 15(c), wo eine perspektivische Ansicht der bedruckten Konstruktion gezeigt ist, abgebildet.
Die Teile der Polymerschicht, die nicht der Druckfarbe ausgesetzt sind, bleiben nicht-klebrig und werden als nicht-klebrige oder nicht aktivierte Bereiche 222 bezeichnet. Das Bilden des gedruckten Bilds 225 führt dazu, dass klebrige Bereiche 224 in der Polymerschicht gebildet werden. Da die Polymerschicht 214 sowohl dünn als auch hydrophil ist, wird sie über ihrer gesamten Querschnittsdicke aktiviert – von der Außenseite 214b bis zur Innenseite 214b. Sie wird also, obwohl sie auf ihrer Außenseite bedruckt wird, durchgehend bis zur Innenseite klebrig.
Das aufgedruckte Bild 225 kann direkt auf ein Objekt übertragen werden, indem einfach das Trennblatt entfernt wird und die delaminierte Konstruktion (die jetzt nur aus der Klebeschicht 214 besteht) auf eine Oberfläche gedrückt wird, beispielsweise auf das in 15(e) abgebildete Fenster. Alternativ kann das Trennblatt entfernt werden, nachdem die Klebeschicht auf eine Oberfläche oder ein Objekt geklebt wurde. Im einer Ausführungsform wird nur der bedruckte Bereich am Objekt angebracht, das heißt die durch Wasser aktivierten Bereiche 224 der Polymerschicht (die sich im Wesentlichen gleich erstrecken, wie der bedruckte Bereich) haften am Objekt und die übrigen, nicht aktivierten (nicht-klebrigen) Bereiche 222 der Polymerschicht können leicht weggezogen und verworfen werden. Der Effekt ist ähnlich wie das Aufbringen eines gestanzten Etiketts, erscheint aber für das Auge als "etikettenloser" Druck auf dem Objekt oder Trägermaterial. Dies kann beispielsweise eine Folge der intrinsischen internen Kohäsion des Polymers und/oder der Art, in der der Kleber auf das Trennblatt aufgebracht wurde, sein.
In einer Ausführungsform hat das Polymer einfach eine interne Kohäsion oder Integrität, die ausreichend niedrig ist, um die einfache Ablösbarkeit nicht aktivierter Bereiche von aktivierten Bereichen sicherzustellen. Dies wurde beispielsweise bei Konstruktionen beobachtet, die mit einer Formulierung hergestellt wurden, die Methylmethacrylat im Polymer-Rückgrat enthält, wie in den zuvor erwähnten Beispielen 1A–1H und 2. Unerwarteterweise scheint das Vorhandensein von Methylmethacrylat in der Monomerzusammensetzung die saubere Trennung zwischen aktivierten und nicht aktivierten Bereichen des Polymers bei der Bildübertragung zu verbessern, so dass die nicht aktivierten Bereiche am flexiblen Trägermaterial oder Deckblatt haften bleiben oder einfach verworfen werden können. Wenn die Konstruktion 212 alternativ gebildet wird, indem das Polymer 214 als Mikromuster geringfügig getrennter Tröpfchen oder Punkte auf das Trennblatt 216 aufgetragen wird, ist es einfach, die nicht aktivierten Bereiche 222 von den aktivierten Bereichen abzuziehen.
In einer weiteren Ausführungsform (in 15(e) gestrichelt gezeigt) bleiben die nicht aktivierten Bereiche 222 der Klebeschicht an den aktivierten Bereichen 224 (die sich gleich erstrecken, wie das Bild) befestigt. Das Bild 225 ist durch die aktivierten Kleberbereiche 224 an das Objekt geklebt, aber die nicht aktivierten Bereiche 222 bleiben ebenfalls befestigt, kleben aber nicht am Objekt.
Nachdem er auf eine Oberfläche aufgebracht wurde, bildet der Kleber eine Verbindung mit hoher Schälfestigkeit. Da der Kleber in Wasser dispergierbar, aufschließbar und hydrophil ist, kann er jedoch durch Aufbringen von Wasser leicht entfernt werden.
In 16 ist eine schematische Illustration einer anderen Konfiguration einer bedruckbaren, durch Wasser aktivierten Konstruktion und ihrer Anwendung abgebildet. Die Konstruktion 212' ist auf viele Weise ähnlich wie die Konstruktion 212 in 15 und ähnliche Komponenten sind wie in 15 nummeriert. In der Konstruktion 212' in 16 wird jedoch außerdem eine Schicht aus einem wasserunlöslichen oder wasserfesten Material 226 mit einer Innenseite 226a und einer Außenseite 226b bereitgestellt, die zwischen der Schicht aus durch Wasser aktivierbarem Polymer 214 und dem Trennblatt 216 angeordnet ist. Diese Konstruktion ist in den meisten Aspekten ähnlich wie die in 15 gezeigte und ihre Komponenten haben beispielsweise ähnlich kleine Dicken.
Die wasserfeste Schicht 226 kann opak sein, ist aber vorzugsweise transparent und kann beispielsweise aus einem Polymermaterial wie Mylar^TM oder einem ähnlichen flexiblen, haltbaren, wasserunlöslichen Material geformt sein. Die mehrschichtige Konstruktion 212' wird auf herkömmliche Weise hergestellt, beispielsweise durch Laminieren eines Trennblatts 216 auf eine wasserfeste Schicht 226 und Beschichten der Außenseite 226b der wasserfesten Schicht 226 mit einer Klebeschicht 214. Die wasserunlösliche, transparente Folienschicht kann in manchen Ausführungsformen sogar an Stelle des Trennblatts verwendet werden. Wie in der in 15 abgebildeten Ausführungsform ist die Kleberkonstruktion 212' nicht-klebrig, wenn sie trocken ist. Wenn sie jedoch nur einer kleinen Menge Feuchtigkeit, wie beispielsweise dem Wasser in einer wassergelösten Druckfarbe, ausgesetzt wird, wird die Polymerschicht 214 klebrig (selbsthaftend). Sie kann daher auf die gleiche Weise, wie zuvor beschrieben und in 15 gezeigt, bedruckt und aktiviert werden. In vielen Ausführungsformen ist es jedoch vorteilhaft, aus Gründen, die nachfolgend erläutert werden, das Bild spiegelverkehrt zu drucken (wie in 16(c) gezeigt).
Nachdem das Bild auf die Konstruktion gedruckt wurde, kann das Trennblatt entfernt und der verbleibende zweischichtige Sandwich an ein Objekt geklebt werden. Bei solchen Ausführungsformen, bei denen die wasserfeste Schicht 226 transparent ist, wird die Bedeutung des spiegelverkehrten Druckens offensichtlich. Wie in 16(e) gezeigt, wird eine bedruckte Bildkonstruktion 228 auf eine Flasche 240 geklebt, wobei die aktivierten Bereiche 224 der Polymerschicht in direktem Kontakt mit der Flasche sind und die wasserfeste Schicht 226 außerhalb davon angeordnet ist. Das Bild 225' ist durch die transparente wasserfeste Schicht 226 sichtbar und wird durch diese geschützt. Wäre das Bild nicht spiegelverkehrt gedruckt worden, würde es "falsch herum" erscheinen, sobald die bedruckte Bildkonstruktion 228 an der Flasche befestigt ist, zumindest, wenn es direkt und nicht durch die Flasche hindurch betrachtet wird. Das spiegelverkehrte Drucken des Bilds korrigiert dieses Problem. Software zum Spiegeln von sowohl Text als auch Bildern wird von Adobe unter der Marke Photo Deluxe kommerziell angeboten. Share-Ware zur Bildspiegelung, beispielsweise "L-View" kann aus dem Internet heruntergeladen werden.
Die vorliegende Erfindung wurde anhand mehrerer Beispiele und Ausführungsformen beschrieben und veranschaulicht, ist aber nicht auf diese beschränkt. Ein Fachmann mit gewöhnlichen Kenntnissen auf dem Gebiet, auf das sich diese Erfindung bezieht, wird einsehen, dass Variationen und Abänderungen der Zusammensetzungen, der Materialien, der Abmessungen und anderer hierin aufgeführter Elemente praktiziert werden können, ohne von der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann die Druckfarbenaufnahmenfähigkeit des Klebers verbessert werden, indem die Außenseite 214b der Klebeschicht mit einer dünnen (0,1 bis 0,3 μm) Schicht aus Polyvinylalkohol, Polyhydroxyethylmethacrylat (p-HEMA) oder einem ähnlichen hydrophilen Polymer beschichtet wird. (Wenn p-HEMA verwendet wird, sollte es als verdünnte Lösung – weniger als 5% – aufgetragen werden, um Unverträglichkeiten mit den Emulsionspolymeren zu vermeiden.) Eine solche Beschichtung bietet, wenn sie trocken ist, außerdem eine Schutzschicht für die Konstruktion, insbesondere, wenn die Konstruktion ohne Trennblatt aufgewickelt ist.
Unter Verwendung von biaxial ausgerichtetem Polypropylen (BOPP) als transparente, wasserunlösliche Folienschicht und als Trennblatt und dem Acrylpolymer gemäß dem zuvor erwähnten Beispiel 1E wurde eine mit PVOH beschichtete, ohne Trennblatt aufgewickelte Konstruktion hergestellt. Insbesondere wurde eine 50 μm dicke BOPP-Folie mit einer Hochenergieseite (38 × 10^–5 N/cm)(38 dyn/cm Oberflächenspannung) und einer Niedrigenergieseite (32 × 10⁵ N/cm)(32 dyn/cm Oberflächenspannung) mit dem Kleber beschichtet, wobei das Schichtgewicht 25 Gramm pro Quadratmeter (g/m²) betrug bzw. die Dicke ungefähr 25 μm.
Es wurden zwei Proben (I und II) hergestellt, indem die Niedrigenergieseite der BOPP-Folie mit Acrylpolymer beschichtet wurde. Die Hochenergieseite (die "Rück"-Seite) wurde einer Koronabehandlung unterzogen und mit einer dünnen (< 0,1 μm dicken) Schicht aus Polyvinyloctadecylcarbamat (PVODC), einem Nicht-Silikon-Trennmaterial beschichtet. Insbesondere Polyvinyloctadecylcarbamat (PVODC), ein Nicht-Silikon-Trennmaterial. Alternativ können auch andere Trennmaterialien verwendet werden. Nachdem das Acrylpolymer getrocknet war, wurde Probe I mit einer dünnen Schicht PVOH mit einem Feststoffgehalt von 1% mit einem Schichtgewicht von weniger als 0,24 g/m² beschichtet. Probe II wurde mit einer dünnen Schicht PVOH mit einem Feststoffgehalt von 3% mit einem Schichtgewicht von weniger als 0,12 g/m² beschichtet.
Zwei weitere Proben (III und IV) wurden hergestellt, indem das Acrylpolymer auf die Hochenergieseite der BOPP-Folie aufgetragen wurde. Aufgrund ihrer niedrigen Oberflächenenergie wurde auf der Rückseite der BOPP-Folie keine Trennmittelbeschichtung benötigt. Nachdem das Polymer getrocknet war, wurde Probe III mit PVOH mit 3% Feststoffgehalt (< 0,24 g/m² Schichtgewicht) und Probe IV mit einem PVOH mit 1,5% Feststoffgehalt (< 0,12 g/m² Schichtgewicht) beschichtet.
Alle vier Proben wurden durch einen Tintenstrahldrucker geführt und direkt auf der PVOH-Oberfläche bedruckt. Aufgrund der Druckfarbenabsorption durch den PVOH und die durch Wasser aktivierbaren Polymerschichten wurde das Polymer klebrig und das Bild konnte als "etikettenloses" Etikett auf ein Trägermaterial übertragen und vom nicht bedruckten Teil getrennt werden. Die transparente, wasserunlösliche BOPP-Folie schützt das Bild und lässt zu, dass es betrachtet werden kann, wenn es auf einem Trägermaterial klebt.
Es ist zu beachten, dass dieser Aspekt der Erfindung nicht auf mit biaxial ausgerichtetem Polypropylen hergestellte Konstruktionen beschränkt ist, sondern einen größeren Umfang hat, der Polymerfolien allgemein, vorzugsweise transparente, wasserunlösliche Folien, einschließlich andere Polyolefine, Polyester, Polystyrole und Ähnliches umfasst. Alle solche Folien haben eine Vorderseite und eine Rückseite. Die relative Oberflächenenergie der beiden Seiten kann gleich oder ungleich sein, d. h. eine gegebene Folie kann eine Niedrigenergieseite und eine Hochenergieseite haben. Ebenso können an Stelle von Polyvinyloctadecylcarbamat auch andere Trennmittelbeschichtungen verwendet werden. Solche Beschichtungen sind auf dem Gebiet bekannt und schließen Silikone und andere Materialien ein.
In manchen Ausführungsformen ist es vorteilhaft, das Trennblatt und/oder die wasserunlösliche Schicht zu ritzen oder zu stanzen und in diesem Fall wird das Entfernen (Delaminieren) des Trennblatts vom Kleber unnötig.
Es können verschiedene weitere Änderungen verwendet werden, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. So können, wie hierin zuvor beschrieben, statt hydrophilen und aufschließbaren Klebern auch hydrophobe selbsthaftende Kleber oder durch Wärme aktivierte oder durch Wasser aktivierte Kleber als bildaufnehmende Schicht verwendet werden, wobei entsprechende Druckfarbenlösungsmittel verwendet werden müssen, damit die Druckfarbe diese bildaufnehmende Klebeschicht durchdringt.
Außerdem können an Stelle von Mylar auch andere transparente Kunststoffschichten oder opake Schichten als Trägerschicht verwendet werden. Als äußere entklebende Schicht kann ein sehr feines Metall- oder Stoffnetz mit offenen Bindungen verwendet werden und die hierin zuvor erwähnten Stoffe können durch andere Stoffe mit vergleichbaren Eigenschaften ersetzt werden. Es wird außerdem darauf hingewiesen, dass die Druckfarbe absorbierende Schicht gegenüber dem Tintenstrahldrucker entklebt werden kann, indem Papierstreifen mit einer dem Kleber zugewandten Silikonbeschichtung aufgebracht werden und wobei die sich längs erstreckenden Papierstreifen an die Abstände der Antriebsräder des Tintenstrahldruckers angepasst sind; und die Klebeschicht kann nach dem Aufbringen eines Tintenstrahlbilds auf die nicht durch die Streifen bedeckten Bereiche der Klebeschicht vollständig aktiviert werden, indem die Streifen abgeschält werden.
Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht auf den Einsatz mit Tintenstrahldruckern beschränkt, sondern kann mit ähnlichen Druckern und Druckfarben genutzt werden. Es können andere Verfahren zum Tränken einer Druckfarbe absorbierenden Klebeschicht mit einer flüssigen Druckfarbe zum Definieren eines Bilds verwendet werden, bei denen die flüssige Druckfarbe auf ihrem Weg zur Klebeschicht eine nicht-klebrige Schicht durchdringt. Beispielsweise könnte ein Anwender mit einem Filzstift oder einem anderen mit einer wassergelösten Druckfarbe, der Art, wie sie in Tintenstrahldruckern verwendet wird, gefüllten Stift, ein Bild direkt auf den Bildübertragungsaufbau zeichnen. Folglich ist der Begriff "Tintenstrahldrucker" nicht streng auf Tintenstrahldrucker beschränkt, sondern schließt andere Druckverfahren ein, die Tintenstrahldruckerdruckfarbe verwenden.
Eine weiter Anwendung der Ausführungsform in 7–14 ist als Ersatz für doppelseitiges Klebeband. Es wird beispielsweise angenommen, dass jemand ein sternförmiges Objekt auf ein Fenster kleben möchte. Eine typische Möglichkeit, um das sternförmige Objekt auf das Fenster zu kleben ist mit Streifen eines doppelseitigen Klebebands. Dies kann jedoch mühsam sein, da das Klebeband in Streifen vorliegt und nicht in einer Sternform. Der Anwender könnte die Streifen mit einer Schere zuschneiden, um eine Sternform zu bilden oder er könnte sorgfältig mehrere Streifen unterschiedlicher Länge nebeneinander legen, um eine Sternform anzunähern, diese Ansätze sind jedoch beide zeitaufwändig und häufig frustrierend.
Um diese Frustration zu vermeiden, kann der Anwender statt dessen eine Sternform auf eine der in 7–14 illustrierten Ausführungsformen drucken. Der Anwender kann die Sternform wie in 11 auf das Fenster übertragen. So lange die den Stern definierende Druckfarbe feucht ist, ist die Außenseite des Sterns klebrig. Der Anwender kann den Stern dann so verwenden, wie doppelseitiges Klebeband und das sternförmige Objekt direkt auf das Sternbild kleben.
Als Alternative zu den Ausführungsformen, bei denen der Kleber geritzt oder gestanzt wird, können der Klebeschicht winzige Glasperlen zugefügt werden. Der Kleber hat typischerweise eine sehr hohe Kohäsion und die Glasperlen dienen dazu, die Kohäsion in kleine Zonen aufzuteilen, indem sie Leerräume bilden, in denen kein Kleber vorhanden ist. Wenn der Anwender folglich den frisch bedruckten Kleber auf ein Trägermaterial aufträgt, kleben nur die bedruckten Bereiche des Klebers am Trägermaterial. Wenn der Anwender das Deckblatt vom Trägermaterial abzieht, sorgen die Glasperlen dafür, dass der bedruckte Kleber sauber vom unbedruckten Kleber getrennt wird, so dass nur der bedruckte Kleber auf dem Trägermaterial zurückbleibt. Die Glasperlen haben typischerweise einen Durchmesser zwischen 100 μm und 0,0127 mm (1/2 mil) und sind vielleicht sogar noch kleiner. Es können andere Arten kleiner Partikel statt Glaspartikel verwendet werden, beispielsweise Stärke, Salze und/oder andere Partikel.
Es ist zu beachten, dass es sich bei den Figuren nicht um Produktionszeichnungen handelt, sondern sie dazu dienen, die Konzepte zu veranschaulichen und die relative Maße in den Figuren entsprechen nicht unbedingt den tatsächlichen relativen Maßen. Außerdem werden Begriffe wie "obere/r", "untere/r", "innere/r" und "äußere/r" zu dem Zweck verwendet, die relative Lage einer Komponente gegenüber einer anderen zu veranschaulichen. Im Gebrauch wird der Aufbau jedoch bewegt und was in den Figuren als "obere/r" dargestellt ist, kann zu einem bestimmten Zeitpunkt eine andere Ausrichtung haben. Folglich sind relative Begriffe in einem relativen Sinn und nicht in einem absoluten Sinn zu verstehen.

Claims

Verfahren zur kalten Bildübertragung, das bei der Bildübertragung keine zusätzliche Wärme nutzt und folgendes umfasst: Bilden eines Bildübertragungsblatts mit den folgenden Schichten: (a) einem Deckblatt; und (b) einer Klebeschicht; Aufbringen eines Bilds auf das Bildübertragungsblatt von einem Tintenstrahldrucker; Aufbringen des Bildblatts auf ein Trägermaterial bei Umgebungstemperatur, wobei mindestens ein Teil des Klebers direkt am Trägermaterial haftet; und Entfernen des Deckblatts.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Deckblatt eine Trennmittelbeschichtung hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei das Deckblatt aus Kunststoff besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei das Bildübertragungsblatt weiter folgendes umfasst: (a) eine für Tintenstrahl-Druckfarbe durchlässige entklebende Schicht.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die entklebende Schicht wasserlöslich ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine zusätzliche, nicht klebrige Schicht zwischen dem Deckblatt mit einer Trennschicht und dem Kleber bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die das Bild tragenden Anteile des Klebers nach dem Entfernen des Deckblatts am Trägermaterial haften bleiben, die Anteile des Klebers, die das Bild nicht tragen, jedoch am Deckblatt haften bleiben.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Klebeschicht hydrophil ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Klebeschicht hydrophob ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei es sich bei der Klebeschicht um einen selbsthaftenden Kleber handelt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Klebeschicht entklebt wird, indem eine für Tintenstrahl-Druckfarbe poröse Außenschicht auf der Klebeschicht positioniert wird, wobei die Außenschicht mindestens 30 Prozent der Druckfarbe von Tintenstrahldruckern durch die poröse Schicht hindurch in den Kleber gelangen lässt und der entklebte Kleber durch Entfernen der porösen Schicht aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die poröse Außenschicht wasserdurchlässig ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei sich zwischen der porösen Außenschicht und der Klebeschicht ein Trennblatt befindet.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Klebeschicht durch Wärme und/oder Druck aktiviert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Klebeschicht entklebt wird, indem eine für Tintenstrahl-Druckfarbe poröse Schicht über der Klebeschicht positioniert wird, wobei die poröse Schicht aus fein getrennten, gleichmäßig auf der Klebeschicht verstreuten Partikeln gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Partikel den selben Brechungsindex haben, wie die Klebeschicht.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Partikel Stärkepartikel und/oder Polyvinylalkoholpartikel umfassen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die flexible Basisschicht transparent ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sich zwischen der flexiblen Basisschicht und der Klebeschicht eine Trennschicht befindet.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Klebeschicht diskrete Zonen umfasst, die entlang Grenzen voneinander getrennt sind.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei es sich bei den diskreten Kleberzonen um gedruckte Kleberpunkte und bei den Grenzen um Ränder dieser Punkte handelt.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, wobei die Grenzen in einem feinen Gittermuster angeordnete Schwächelinien sind, so dass die Zonen in einem feinen regelmäßigen Muster angeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei die Zonen nicht mehr als ungefähr 25,4 _m (1 mil) breit sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich beim Kleber um einen wasseraktivierten Kleber handelt, der folgendes umfasst: ein aus einem Gemisch von Monomeren gebildetes Polymer, das, basierend auf dem Gesamtgewicht der Monomere, folgendes umfasst: (a) zu zwischen etwa 40 und etwa 70 Gewichtsprozent ein oder mehrere Alkylacrylate, wobei die Alkylgruppe derselben zwischen etwa 4 und etwa 8 Kohlenstoffatome hat; (b) zu zwischen etwa 20 und etwa 20 Gewichtsprozent Methylacrylat; (c) zu zwischen etwa 2 und etwa 15 Gewichtsprozent Vinylacetat; (d) zu zwischen etwa 10 und etwa 25 Gewichtsprozent Methacrylsäure, Acrylsäure oder eine Mischung aus Methacrylsäure und Acrylsäure; (e) eine positive Menge von bis zu 30 Gewichtsprozent, basierend auf dem Gesamtgewicht der Monomere, Methylmethacrylat; und wobei das Polymer bei Raumtemperatur, wenn trocken, nicht klebrig ist, aber wenn feucht, klebrig ist.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei die Monomermischung weiter eine positive Menge von bis zu etwa 5 Gewichtsprozent, basierend auf dem Gesamtgewicht der Monomere, eines Hydroxyalkylmethacrylats umfasst.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei das Hydroxyalkylmethacrylat Hydroxyethylmethacrylat umfasst.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei das Alkylacrylat aus der aus Butylacrylat, Ethylhexylacrylat, Isooctylacrylat und Gemischen derselben bestehenden Gruppe gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei: es sich beim Deckblatt um eine Polymerfolie mit einer Vorderseite und einer Rückseite handelt; die Vorderseite der Polymerfolie mit einer Schicht eines mit Wasser aktivierbaren Acrylmaterials beschichtet ist, wobei das Acrylmaterial, wenn trocken, nicht klebrig ist, aber wenn feucht, klebrig ist; und das Acrylmaterial mit einer Schicht aus Polyvinylalkohol oder Polyhydroxyethylmethacrylat beschichtet ist.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei die Polymerfolie biaxial orientiertes Polypropylen umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 29, das weiter das Bereitstellen einer Trennmittelbeschichtung auf der Rückseite der Polymerfolie umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 30, wobei die Vorderseite und die Rückseite der Polymerfolie ungleiche Oberflächenenergien aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei: es sich beim Deckblatt um eine Polymerfolie mit einer Vorderseite mit hoher Oberflächenenergie und einer Rückseite mit niedriger Oberflächenenergie handelt und die Vorderseite der Polymerfolie mit einer mit Wasser aktivierbaren Schicht aus Acrylmaterial beschichtet ist, wobei das Acrylmaterial, wenn trocken, nicht klebrig ist, aber wenn feucht, klebrig ist; und das Acrylmaterial eine Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 24 bis 27 aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bildübertragungsblatt weiter folgendes umfasst: eine erste entklebende Schicht, die eine Druckoberfläche des Blatts bildet, eine flüssige Druckfarbe absorbierende Klebeschicht, die sich unter der ersten entklebenden Schicht befindet, eine zweite entklebende Schicht, die sich unter der flüssige Druckfarbe absorbierenden Klebeschicht befindet und ein flexibles, nicht poröses Deckblatt, das sich unter der zweiten entklebenden Schicht befindet; wobei die erste entklebende Schicht zulässt, dass mindestens ein Teil der flüssigen Druckfarbe, die auf die erste Schicht gedruckt wird, durch sie hindurch zur Klebeschicht gelangt.
Verfahren nach Anspruch 33, das folgendes umfasst: (a) Drucken eines Bilds mit flüssiger Druckfarbe auf der Druckoberfläche und mindestens teilweise in die Klebeschicht, wodurch die Druckoberfläche, dort wo das Bild gedruckt wurde, klebrig gemacht wird, wobei das Bild einen klebrig gemachten bedruckten Teil des Bildübertragungsblatts bildet; (b) Kleben, nach dem Drucken des Bilds, des klebrig gemachten bedruckten Teils des Bildübertragungsblatts auf ein Trägermaterial, indem die Druckoberfläche auf das Trägermaterial aufgebracht wird; und (c) Abziehen, nach dem Kleben des bedruckten Teils des Bildübertragungsblatts auf ein Trägermaterial, des Deckblatts vom Trägermaterial, wodurch der bedruckte Teil des Bildübertragungsblatts am Trägermaterial kleben gelassen wird.
Verfahren nach Anspruch 34, wobei nach dem Schritt des Abziehens mindestens ein Teil der zweiten entklebenden Schicht eine Oberfläche des bedruckten Teils des Bildübertragungsblatts bedeckt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 33 bis 35, wobei der Schritt des Druckens bedruckte und unbedruckte Teile der Klebeschicht bildet, wobei die bedruckten Teile nach dem Schritt des Abziehens am Trägermaterial haften und die unbedruckten Teile am Deckblatt haften und beim Schritt des Abziehens mit ihm abgezogen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 33 bis 36, wobei der Schritt des Aufbringens des haftenden Bildblatts ausgeführt wird, bevor das gedruckte Bild getrocknet ist.